3D-Druck mit iglidur Kunststoffen in der Medizintechnik
igu-blog-adm | 25. März 2020
Die Medizintechnik ist ein wichtiger Treiber von 3D-Druck Technologien: Hoch individualisierbare Produkte bieten nie dagewesene Möglichkeiten für eine breite Palette an medizinischen Lösungen. Komponenten aus dem 3D-Drucker kommen zum Einsatz bei der Herstellung von individuell für Patienten gefertigten Komponenten wie zum Beispiel Hörgeräten. Krankenhäuser statten sich mit eigenen 3D-Druckern aus, um Ersatzteile und Zubehör für Labore und eingesetzte Maschinen schnell beschaffen zu können. Die Produktentwicklung von innovativen Labor- und Praxisgeräten sowie medizinischem Mobiliar erfolgt dank Rapid Prototyping Technologien erheblich schneller und wirtschaftlicher, sodass optimierte Lösungen schneller auf den Markt gelangen und somit der Medizinbranche zur Verfügung stehen.
Auch für Krisenzeiten und in armen Ländern bietet der 3D-Druck schnelle und effiziente Möglichkeiten. So werden während der aktuell grassierenden Corona-Epidemie Bestandteile von Beatmungsgeräten, Atemschutzmasken und Komponenten für Krankenhausausstattung von mehreren Unternehmen in kürzester Zeit gedruckt dort bereitgestellt, wo sie benötigt werden. In Teilen der Welt, wo Ersatzteile für medizinische Geräte, Laborausrüstung und Prothesen kosten- und zeitintensiv importiert werden müssen, können lokal verfügbare 3D-Drucker schnelle und günstige Abhilfe bei der Beschaffung von dringend benötigten Produkten schaffen.
Innovative Lösungen aus der Medizintechnik und dem 3D-Druck
Besonders innovativ sind additive Technologien bei der Herstellung von Implantaten und Prothesen. Der Trend geht aber noch weiter – schon gibt es erste Studien zu aus organischem Material gedruckten, funktionierenden Organen. Künstliche Organe werden bereits bei der Ausbildung von Chirurgen eingesetzt, sowie bei Vorbereitungen für komplizierte Operationen. Damit sie eines Tages auch im Menschen eingesetzt werden können, um kranke oder beschädigte Organe zu ersetzen, wird intensiv an speziellen Werkstoffen und Verfahren geforscht.
Innovative Lösungen entstehen mithilfe von 3D-Druck aber auch bei der Entwicklung und Fertigung von medizinischen Geräten und Laborausrüstung. Der schnelle Prototypenbau wird in der Medizintechnik ausgiebig bei der Entwicklung von hochspezialisierten Lösungen eingesetzt. Oft handelt es sich dabei um sehr spezifische Ausrüstung für Krankenhäuser und Labors, die in kleinen Margen produziert wird. Konventionelle Fertigungsverfahren sind mit hohen Ausgaben, zum Beispiel für den Formenguss, verbunden – diese entfallen bei 3D-Druck, wodurch die Endprodukte günstiger werden. Natürlich erfordern spezielle Maschinen häufig auch spezielle Werkstoffe – sie müssen je nach Anwendung reinraumtauglich, bakterienabweisend, resistent gegenüber aggressiven Chemikalien oder autoklavierbar sein.
Worauf kommt es bei 3D-Druck Lösungen für medizinische Geräte besonders an?
Gerade für den Einsatz in Krankenhäusern und bei der Produktion von medizinischen Mitteln ist es wichtig, dass mechanische Komponenten gründlich gereinigt und desinfiziert werden können. Damit sich keine Keime oder Bakterien auf den Oberflächen einnisten können, ist es deshalb wichtig, dass die eingesetzten Werkstoffe entweder bereits glatte Oberflächen haben oder nach dem Druck geglättet werden. Manche Geräte müssen autoklavierbar sein – auch das muss der Werkstoff aushalten, ohne dass es dabei zu einer Zerrüttung durch abgelagertes Wasser kommt. In der Regel werden hierfür die Kunststoffe PEEK und PPSU verwendet. Die behördlichen Voraussetzungen für die Zulassung einer medizinischen Maschine sind besonders hoch – auch sie müssen bereits bei der Konstruktion und der Materialwahl berücksichtigt werden.
Besonders bei Prothesen und Stützmechanismen kommt es auch auf das Gewicht an – umso leichter die einzelnen Teile, desto einfacher die Handhabung für den Endnutzer. Doch auch Reibung und Verschleiß sind dabei nicht zu vernachlässigen, denn die Bewegungen müssen leicht und fließend ablaufen und ein regelmäßiger Wechsel von Bestandteilen ist aufwändig und kostenintensiv.
In welchen medizinischen Maschinen werden 3D gedruckte Teile von igus bereits eingesetzt?
Produkte wie Gleitlager, Linearführungen und Energieketten aus den Hochleistungskunststoffen von igus werden seit vielen Jahren in den unterschiedlichen Bereichen der Medizintechnik eingesetzt. Schmiermittelfrei, reinraumtauglich, medienbeständig, korrosionsfrei, leise – all diese Eigenschaften machen igus Produkte ideal für eine Vielzahl von medizinischen Geräten und Prothesen. Das große Sortiment von Spezialkunststoffen beinhaltet zahlreiche Lösungen für Reinraumanwendungen, chemikalienresistenten und autoklavierbaren Polymeren für die Konstruktion von verschleißfesten Bauteilen.
Auch 3D gedruckte Teile aus iglidur Filamenten und SLS Pulver sorgen jetzt schon für schmierfreien und reibungsarmen Lauf unter anderem in Blutanalysegeräten
- Inkubatoren
- Thermoschüttlern
- Spritzenpumpen
- Dialysemaschinen.
- Verpackungsmaschinen für Blutröhrchen und Medikamenten eingesetzt
Zu den am häufigsten angefragten Teilen gehören Zahnräder, komplexe Gewindemuttern und individuelle komplexe Bauteile von Kunden. Auch wenn es noch keine reinraumtauglichen 3D-Druck Materialien von igus gibt – Kunden aus der Medizinbranche kennen und schätzen die verschleißfesten, schnell verfügbaren Kunststoffteile von igus und setzen deswegen auch auf iglidur Filamente und SLS-Teile für individuelle Funktionsteile und Funktionsprototypen.
Solche Teile, in diesem Fall „Fingergelenke“ wurden für die Konstruktion von einem Exoskelett für die Hand eingesetzt. Ein Team von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) konstruierte aus iglidur 3D-Druck Materialien ein Hand-Exoskelett, welches Schlaganfall-Patienten dabei unterstützt alltägliche Bewegungsabläufe wie Greifbewegungen wieder zu erlernen. Hierbei kommt es insbesondere auf die Leichtigkeit des Materials sowie auf die minimale Reibung an – diese würde die Funktionalität des Hand-Exoskeletts erschweren.
Welche Lösungen bietet der igus 3D-Druck-Service für die Medizintechnik an?
In unserem 3D-Druck-Service können sowohl Ersatzteile, Prototypen als auch Serien von abriebfesten Komponenten online bestellt werden. Gewindemuttern, Zahnräder, Rollen, Gleitlager und Gleitelemente können mit den CAD Konfiguratoren online kostenlos konstruiert und direkt über den iglidur Designer mit dem passenden Werkstoff bestellt werden. Während sich Teile aus iglidur I3 besonders für komplexe Komponenten eignen, bei denen es auf geringe Reibung und besonders hohe Verschleißfestigkeit ankommt, bietet iglidur I6 zusätzliche Festigkeit für stärker belastete Bauteile.
Auch unser Filament-Sortiment bietet Lösungen, die in der Medizinbranche eingesetzt werden können: iglidur A350 ist ein Hochtemperaturfilament, welches zwar in erster Linie für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt entwickelt wurde, eignet sich aber auch für den Einsatz in manchen Bereichen der Medizintechnik. Sie möchten unsere Filamente testen? Bestellen Sie einfach kostenlose Produktmuster entsprechend Ihrem Bedarf. Sie können diese bei den jeweiligen Produkten in unserem Filament-Shop anfragen.
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